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Ein Sensorikanbieter wie Novotechnik hilft, wenn es für die Anwendung keine Universallösung gibt : Ausgabe 01-02/2018, 25.01.2018

Die Vielfalt moderner Positionssensorik

Der Sensorikspezialist Novotechnik bietet 70 Jahre Erfahrung in Entwicklung und Fertigung leistungsfähiger Positionssensorik und ein umfangreiches Angebot an Weg- und Winkelsensoren, die sich in industriellen und mobilen Anwendungen bewährt haben. Dabei reicht das Spektrum sowohl bei linearen als auch bei rotativen Sensoren vom kostengünstigen Potentiometer bis hin zu kontaktlosen Verfahren, die mit modernen Features aufwarten.

Autor: Stefan Sester, Leiter technischer Vertrieb bei Novotechnik und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee

Bilder: Novotechnik, Fotolia | sorapolujjin

Positionssensorik in der Automation muss einiges leisten. Geforderte Eigenschaften sind Robustheit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und – vor allem im Hinblick auf Industrie 4.0 – die Kommunikationsfähigkeit. Gleichzeitig wird die Wahl des geeigneten Messprinzips und des passenden Sensors von der jeweiligen Messaufgabe bestimmt. Wer sich technologieübergreifend über den aktuellen Stand und die Trends in der Weg- und Winkelmesstechnik informieren will und für seine Anwendung die passende Positionssensorik sucht, findet etwa bei Novotechnik die richtigen Ansprechpartner.

Kontaktlose Positionssensorik hat sich in der Industrieautomation und in mobilen Anwendungen einen festen Platz erobert, vor allem magnetostriktive und induktive Sensoren sind inzwischen in vielen Anwendungsbereichen bewährt. Für schnelle Positionieraufgaben geradezu prädestiniert ist der induktive Wegaufnehmer TF1, der in Standardlängen von 100 bis 1000 mm angeboten wird.

Bis zu 1 µm Auflösung

Der Sensor bietet dabei eine Auflösung von bis zu 1 µm. Die Update-Rate des Messsystems erreicht 10 kHz, dies bedeutet einen Zeitverzug von höchstens 0,2 ms zwischen realer Position und dem zugehörigen Messwert. Dadurch lassen sich in Produktionsanlagen höhere Zykluszeiten erreichen, da die jeweilige Zielposition mit höheren Geschwindigkeiten angefahren werden kann.

Typische Anwendungen finden sich beispielsweise bei Linearantrieben, Spritz- und Druckgussmaschinen, bei Pressen und Stanzen in der Blechbearbeitung, in Verpackungs- oder Holzbearbeitungsmaschinen oder bei der Positionserfassung an schnellen Bewegungseinheiten in Fertigungslinien.

Dabei ist die genutzte proprietäre Novopad-Technologie unempfindlich gegenüber Magnetfeldern, die beispielsweise von grossen Motoren, Hydraulikventilen oder magnetisch aktivierten Spannvorrichtungen erzeugt werden. Die hohe mechanische Robustheit in Verbindung mit dem Messverfahren ergibt eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Schock und Vibration. Speziell für metallverarbeitende Betriebe interessant ist auch die Tatsache, dass sich am nichtmagnetischen Positionsgeber keine Metallspäne ansammeln. Das Messsignal steht als analoges Strom-/Spannungssignal oder digital über SSI zur Verfügung. Ausserdem werden Kommunikationsschnittstellen gemäss IO-Link bzw. CANopen-Standard angeboten; Ethernet-Schnittstellen sind geplant.

Magnetostriktive Sensoren kommen überall dort zum Einsatz, wo hohe Zuverlässigkeit und Präzision in der Positions- und Geschwindigkeitsmessung, insbesondere in Kombination mit langen Wegen, gefragt ist.

Hochgenau bei grosser Messlänge: Magnetostriktive Linearsensoren

Die Wegaufnehmer zur mechanisch entkoppelten und damit verschleissfreien Positionsmessung werden für Messlängen bis 4250 mm angeboten. Sie haben nicht nur die Überwachung und Linearisierung der Messwerte bereits integriert, sondern garantieren auch ein Höchstmass an Sicherheit und Dynamik bei der Datenübertragung. Die Auflösung ist unabhängig von der Messlänge und beträgt einheitlich 1 μm. Die hohe mechanische Robustheit in Verbindung mit dem Messverfahren ergibt eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Schock und Vibration.

Magnetostriktive Linearsensoren werden in Profil- (TP1) und Stabbauform (TH1/TM1) angeboten, eignen sich also auch zur Montage direkt in Hydraulikzylindern. Zur Wahl stehen neben analogen Strom- und Spannungsschnittstellen auch Start-Stopp-Schnittstellen für bis zu drei Positionsgeber, Synchron-Serielle-Schnittstelle (SSI), CANopen- oder IO-Link-Schnittstelle.

Bei rotativen Positionssensoren hat der Anwender heute die Qual der Wahl. Potentiometrische und kontaktlose Winkelsensoren gibt es in den unterschiedlichsten Varianten und Baugrössen, angefangen von preisgünstigen Ausführungen im Kunststoffgehäuse bis hin zu Heavy-Duty-Lösungen in robusten Metallgehäusen. Ein Highlight darunter sind die Multiturn-Sensoren der Baureihen RSM-2800/RMB-3600, welche zusätzlich zum Hall-Effekt den GMR-Effekt (Giant-Magneto-Resistance) nutzen. Sie liefern absolute Positionswerte, benötigen keinerlei Referenzsignale und brauchen zum Erfassen der Umdrehungen keine Stromversorgung oder Pufferbatterie. Der Messbereich beträgt bis zu 16 Umdrehungen; der Messwert wird analog oder über SPI- bzw. SSI-Schnittstelle ausgegeben.

Da die Kommunikationsfähigkeit der Positionssensoren im Hinblick auf Industrie 4.0 im Fokus steht, ist auch hier IO-Link ein zentrales Thema. Dank IO-Link wird die «Intelligenz» der Sensoren in vollem Umfang für den Automatisierungsverbund nutzbar. Bei der Inbetriebnahme kann der Anwender Parameter wie z.B. Nullpunkt oder Drehrichtung einfach verändern und somit die Variantenvielfalt verringern.

Schneller Sensortausch

Neben der reinen Positionsinformation lassen sich zudem weitere Informationen wie Status- oder Diagnosemeldungen austauschen. Fehler im Regelkreis sind rasch lokalisierbar, da die Einstellparameter zentral gespeichert sind. Ein Sensor kann daher in kurzer Zeit getauscht werden. Letztendlich bringt IO-Link so einen deutlichen Mehrnutzen ohne Mehrkosten, von der sich in Automatisierungstechnik und Maschinenbau gleichermassen profitieren lässt. 

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Potentiometrische und kontaktlose Winkelsensoren gibt es in den unterschiedlichsten Varianten und Baugrössen, angefangen von preisgünstigen Ausführungen im Kunststoffgehäuse bis hin zu robusten Heavy-Duty-Lösungen im robusten Metallgehäuse.


Positionssensorik unterschiedlicher Funktionsprinzipien bewährt sich in den verschiedensten industriellen und mobilen Anwendungen wie beispielsweise in der Metallbearbeitung.